《供热工程》chp5安徽工业大学

《供热工程》（5）安徽工业大学建筑工程学院建筑环境与设备工程系Chp5.室内蒸汽供热系统§5.1蒸汽热媒供热系统的特点一．工作原理与设备1．运行原理2．设备作用①分水器：②疏水器：③空气管：④凝水箱：⑤凝水泵：5-1二．热媒的特点（与热水相比）

:1．相态发生了变化每1Kg蒸汽在散热设备中凝结放出的热量：（Kj/Kg）GKg蒸汽放热量：当进出散热设备的热媒是饱和蒸汽和饱和凝水时，则：已知散热设备的散热量，所需要的蒸汽量：

Kg/hA——单位换算系数，对于130℃/70℃供回水高温热水采暖，每千克热水放出的热量为：对表压力为200KP的蒸汽，它的汽化潜热KJ/Kg

。2．状态参数变化较大（体现在流量和比容上）

状态参数变化大，导致蒸汽系统比热水系统在设计和运行管理上要复杂。3．热媒温度不同蒸汽在散热设备中定压凝结放热，热媒温度为该压力下的饱和温度。表压力为200的蒸汽供热系统，散热设备中的热媒温度为：

a.所以相同热负荷蒸汽供热比热水供热节省散热设备面积;b.采用蒸汽系统的管道管径较小，初投资要比热水系统少;c.蒸汽系统散热设备表面温度高，容易烧烤聚集在它上面的有机灰尘而产生异味，卫生条件差,有“跑、冒、滴、漏”现象。所以在民用建筑中，一般不宜采用蒸汽系统。

4．比容比热水大

200的饱和蒸汽，其比容是水的600多倍，因此管道中流速比热水高得多，容易产生“水锤”的现象。

水锤：5．水静压力小静压力：6．蒸汽系统灵敏，热惰性小供汽时热得快，停汽时冷得也快，适应于间歇供热的用户。7．蒸汽供暖系统不能调节蒸汽温度，采用间歇运行，系统腐蚀较快，使用年限比热水供暖系统短§5.2室内蒸汽供暖系统一．分类1．按蒸汽压力的大小来分

2．干管布置情况

3．立管布置特点

4．回水动力方式

二．低压蒸汽供暖系统的基本形式（1）．重力回水1．工作原理

5-25-2空气能从B点排出条件：B点前的凝水干管不能充满水，它的横断面上部为空气，下部为凝水。干式凝水管：非满管流动的凝水管。原理：湿式凝水管：满管流动的凝水管。

2．特点优点：系统型式简单，宜在小型系统中采用，无需凝水箱和凝水泵，不消耗电能；缺点：作用半径较大时，要采用较高的蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远散热器。当系统作用半径较大，供汽压力较高（通常供汽表压力高于20kPa）时，就只能采用机械回水系统。

（2）机械回水1．工作原理机械回水低压蒸汽供暖系统1—低压恒温式疏水器2—凝水箱3—膨胀水箱4—凝水泵

5-3注意：凝水干管要按干式凝水管设计，以让系统中不凝气体经凝水干管流入凝水箱，再经空气管排入大气中。2．主要设备功能①疏水器：自动阻止蒸汽逸漏，迅速排出用热设备及管道中的凝水，同时能排除系统中积留的空气和其它不凝性气体。

恒温式疏水器：注意：在每组散热器后都要安装疏水器。5-4②凝水箱：收集系统中凝水及空气或不凝性气体。一般按15～20min最大小时凝水量设计，在热源处的总凝结水箱也可按

0.5～1h最大小时凝水量设计。③空气管：排出凝水箱中的空气及不凝性气体。④凝水泵：将凝水箱中的凝水输送回热源。应按少于30min的时间将凝结水箱的凝结水送入锅炉的标准进行设计。为避免水泵吸入口处压力过低造成凝结水汽化，以至造成气蚀、水泵停转现象，凝结水泵的最大吸水高度以及最小正压水头高度要受凝结水温度的制约。为安全考虑，当凝结水温度小于70℃时，水泵必须低于水箱底面0.5m。

3．关键设计问题①蒸汽压力的设计散热器入口处阀门前的剩余压力用来保证蒸汽流进散热器的压力损失，一般而言，剩余压力通常设计1500~2000Pa。a.当供汽压力符合设计条件时，散热器内充满蒸汽：进入蒸汽量恰能被散热器内表面冷凝下来，形成一层凝水薄膜，凝水顺利流出，不积留在散热器内，空气排除干净，属正常工作。b.当供汽压力降低时，进入散热器中的蒸汽量减少：

蒸汽不能充满整个散热器，空气不能排净，情况严重时还会出现由于蒸汽冷凝造成微负压，形成从干式凝水管吸入空气的现象。c.当供汽压力过高时：流入散热器的蒸汽量超过了散热表面的凝结能力，会出现未凝结蒸汽窜入凝水管，散热器表面温度高出设计值，散热量增加。解决措施：在实际中，当供汽压力有波动时，在散热器出口或者在每根凝水立管下端安装疏水器。②减轻“水击”措施解决方法：a.及时排除凝结水；b.水平敷设的供汽管路必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽水同向流动；c.供汽干管向上拐弯处，应设置疏水装置；d.在下供式蒸汽立管中，由于汽水逆向流动，蒸汽可采用较低的流速，如下图：5-12e.避免供汽干管中的凝水进入供汽立管，立管宜连接在干管的上方侧：③系统停运时“真空度”的解决办法危害：当系统停运时，由于凝水的容积远小于蒸汽的容积，因而产生真空度，不采取措施，空气会从系统的接缝处渗入，并逐步使接缝处生锈，最终导致不严密而造成渗漏。解决办法：a.打开空气管阀门，使空气通过干凝水管迅速地进入系统内；b.在每个散热器上设置自动排气阀；安装位置：应装在散热器1/3的高度处，而不应装在散热器的顶部(低压蒸气的密度比空气小)

。§5.3室内高压蒸汽供热系统一．

1．低压蒸汽多用于采暖的原因：①压力低，运行安全可靠；②压力低温度低不产生异味，卫生条件好；2．高压蒸汽供暖系统的定义：压力为1.7×105

～4.0×105Pa的蒸汽供暖系统。3．高压供热热用户：生产工艺，生活通风及供热热用户等二．高压蒸汽供热原理1．原理：5-8①高低压分汽缸之间用减压装置进行减压：以满足满足不同用汽要求；②补偿器：用于缓解管道热胀冷缩的变形，补偿管道的热伸长；自然补偿：可利用管道的自然弯曲及自由端进行补偿，如图所示：

当自然补偿不能满足要求时，人工设置的补偿器有：方形补偿器、波纹管补偿器等。两个补偿器之间应合理地设置固定点。

③安全阀：当分汽缸中压力过高时可自动打开泄气，以防汽缸爆破。④凝水箱：a.既可以设置在厂房内，也可以布置在凝结水回收分站或直接布置在锅炉房内；b.凝水箱种类：2．运行原理：

①排空气：

空气干式凝水管疏水器凝水箱空气管系统外。②坡度问题：从散热设备疏水器（这段凝水管）按干凝水管路设计，坡度≥0.005。

a.干式凝水管通过过门地沟时，必须设空气绕行管，以使凝水顺利回流；图示：

5-9b.散热器凝水支管上设置阀门，以防停汽时，蒸汽通过凝水管窜入散热器。③凝水回水：

余压回水：凝水通过疏水器后压力有所降低，产生二次蒸汽。其后的凝水管道属两相流，靠疏水器后余压输送凝水，称为余压回水。出现的问题：

不同余压下的两相流合流时会相互干扰，低压凝水回水困难，有时甚至破坏管件等设备。解决办法：a.将压力高的凝水管做喷嘴顺流插入压力低的凝水管：b.将压力高的凝水管做成多孔管顺流插入压力低的凝水管：3．二次蒸汽的应用

蒸汽供暖系统中，供汽压力越低，二次汽化量越少；相反，供汽压力越高，二次汽化量越多。怎样利用二次蒸汽？举措：5-7设置二次蒸发箱的高压蒸汽采暖系统1-高压用汽设备；2-放水阀；3-疏水器；4-止回阀；5-二次蒸发箱；6-安全阀；7-压力调节器

①用汽分析：a.系统运行时，当二次蒸汽用量大于二次汽化量时，二次蒸发箱内的蒸汽压力降低，通过蒸汽压力调节阀补汽，以维持箱内蒸汽压力和用户所需要的蒸汽量。b.当二次汽化量大于需要量时，箱内蒸汽压力增高，当超过极限值，则会由安全阀进行排汽泄压。②运行特点：与余压回水方式相比：a.回水方式设备增多：例如：压力调节阀，二次蒸发箱，止回阀等；b.有效利用二次蒸汽，避免室外余压回水两相流产生的水击以及高、低压凝水合流时的相互干扰；c.外网管径比余压回水要细。三．高压蒸汽供暖系统的特点①高压蒸汽供暖系统由于散热器可能漏气，加上二次蒸发汽的存在，造成凝水管路会有蒸汽存在，所以在每个散热器的蒸汽和凝结水支管上都应设阀门，以调节供汽并保证关断。②因疏水器单个排水能力远超过每组散热器的凝水量，故系统仅在每一支凝水干管的末端设疏水器。③由于凝结水温度较高，通过疏水器减压后，会产生二次蒸汽。所以在进入凝结水箱之前要设置二次蒸发箱。④由于管道温度变化大，要考虑补偿问题。⑤高压蒸汽供暖系统的管径和散热器片数都小于低压蒸汽供暖系统，具有较好的经济性。但是由于安全、卫生条件差，仅能用于工业厂房。

§5.4疏水器及其它附属设备一．疏水器1.作用：允许凝结水空气通过，阻止蒸汽通过。

2.分类

机械型：利用蒸汽和凝结水的密度不同而形成的凝结水液面不断变化来控制凝水排水孔自动启闭的疏水器，例如：浮筒式，自由浮球式，倒吊筒式等。浮筒式（机械型）

（1）构造图

（2）工作原理：（3）特点：①.排水阻力小，②.缺点：体积大，排水量小，活动部件多，阀孔易磨损，维修工作量大。5-8热静力型：主要根据蒸汽和凝水的温度不同而引起恒温原件膨胀或变形来工作的疏水器，例如：波纹管式，双金属片式等，前面也已提到一种。

热动力型：主要根据蒸汽和凝水热动力学特性不同来工作的疏水器，例如：圆盘式，孔板，脉冲式等。5-93.疏水器种类及规格确定先确定疏水器种类，然后进行排水量计算，确定它的规格尺寸。①排水量计算公式：②选择倍率：

——疏水器的选择倍率，考虑了2个因素③疏水器前后压力的确定原则：

④疏水器符号：

沿用符号：新国标符号

:⑤疏水器连接方式旁通管的作用：开始运行时排除大量凝水和空气。说明：a.旁通既可水平安装，又可垂直安装，小型系统可不设旁通管；b.冲洗管用于放掉空气和冲洗管路；c.检查管用以检查疏水器工作情况。二．减压阀1．作用：对高压蒸汽进行节流降压，且能使阀后的蒸汽压力自动地维持在一定范围内，其调节原理是通过调节阀孔的大小来实现的。2．符号：3．分类：活塞式减压阀：工作原理：5-10波纹管式减压阀：工作原理：5-114．安装安装特点：①减压阀两侧应分别安装高压和低压压力表；②阀后应安装安全阀；作用：防止减压阀后的压力超过允许的极限。③旁通管是为了在减压阀发生故障而要检修时关闭减压阀两侧的截止阀，通过旁通管来保证供汽，既可水平安装，也可垂直安装；④减压阀可以串连；在减压阀前后的压力比大于5～7倍时，或者要求阀后压力较小时，可以串连两个减压阀，这样可以缓解单个减压阀工作时的噪音和振动，而且运行起来也安全。三．二次蒸发箱1．作用：将室内各用汽设备排出的凝水在较低的压力下分离出一部分二次蒸汽，在将二次蒸汽输送到用户。

重要参数的确定：即二次蒸发箱容积的设计计算？

§5.5室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算一．水力计算原则和方法1．计算公式总阻力：

①确定R值：紊流过渡区:K取0.2mm

或者：②确定管径：由教材附录5-3低压蒸汽管径计算表来确定；③局部阻力：局部阻力数由附录4-2查得，动压头由附录查得，计算公式：

④剩余压力：1500～2000Pa的剩余压力2．蒸汽管路和凝水管的水力计算

①最不利环路：水力计算两种方法：平均比摩阻法的计算公式是：②其它近处环路：其它立管的水力计算，也运用平均比摩阻法，但在确定立管管径时，要求其管内流速不得超